[发明专利]一种高折射率共聚碳酸酯

说明书

技术领域

本发明涉及一种共聚碳酸酯，更具体的涉及一种高折射率、透过率的共聚碳酸酯。

背景介绍

聚碳酸酯是一种综合性能优异的工程塑料，具有高抗冲强度、耐热性好、尺寸稳定、吸湿性低、易于成型等优点。由于其还具有无色透明的优点，因此是一种广泛使用的光学塑料。

聚碳酸酯在光学领域的应用包括多层扩散片、光反射膜、视力矫正镜片等。由双酚A均聚得到的聚碳酸酯，其折射率1.58左右，在常见的光学塑料，如PMMA、PS、CR-39中其折射率相对较高，但相对于现代光电器件应用领域，如先进光电器件的基板材料、有机发光器件的封装材料、浸入式光刻的光致抗蚀剂材料以及先进图像传感器用微透镜材料等，不到1.6的折射率难以满足应用需求，需要开发更高折射率的聚碳酸酯材料。

根据Lorentz-Lorez方程，在聚合物材料分子结构中引入具有高摩尔折射率以及低摩尔体积的基团有助于提高其折射率。卤素(氟除外)、含硫基团、稠环、重金属原子等基团均具有相对较高的摩尔折射率，因此可用于高折射率聚合物的合成与开发。

美国专利US5,344,910描述了包含2-苯基-3,3-双-(4-羟基苯基)邻苯二甲酰亚胺(PPPBP)的高折射率聚碳酸酯，这种结构热稳定性较差，在熔融加工过程中会分解出气体引起发泡，同时PPPBP组分会导致聚合物的脆性，因而这种结构的聚碳酸酯缺少实用价值。

美国专利US5,401,826描述了引入4,4’-二羟基联苯与双酚A共聚的聚碳酸酯，理论上相对于普通的双酚A型聚碳酸酯应有更高的折射率，但实际未发现折射率的提升。

美国专利US5,532,331描述了包含4,4’-二羟基二苯硫醚和双酚芴结构的共聚聚碳酸酯以获得高折射率，折射率最高1.65左右，相对于高折射率聚合物材料的应用需求该结果仍显不足。

美国专利US7,642,335描述了包含4,4’-二羟基二苯硫醚和4,4’-二羟基联苯的高折射率共聚碳酸酯，折射率最高达到1.67，但是4,4’-二羟基联苯结构的比例较高时容易导致聚合物结晶并从反应体系中析出，因此会有制备上的困难。

在折射率上，由双酚A型聚碳酸酯的1.58到目前文献报道的最高水平1.67左右，仅仅提升了0.09，可见折射率的提升难度巨大。但是在在本领域中，仍然需要具有更高折射率的聚碳酸酯材料满足高端的需求，同时还需要聚碳酸酯尽可能的保持其它的有利性质，例如高透过率、耐热性等。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高折射率的共聚碳酸酯，同时还具有高透过率、较宽范围内可调节的耐热性的优点。

本发明采用如下技术方案

一种共聚碳酸酯，包含如下结构：

1)来源于式(I)表示的双酚化合物的结构单元，

和

2)来源于式(II)表示的双酚化合物的结构单元：

其中R₁、R₂分别独立的表示氢、卤素、C1-C20烷基、C4-C20环烷基或C6-C20芳基；c、d独立地为0～4的整数；X表示硫醚键、砜基或亚砜基。

本发明所述共聚碳酸酯的结构单元的来源中，式(I)表示的双酚化合物与式(II)表示的双酚化合物的摩尔比为1：99～99：1，优选20：80～90：10，更优选60：40～80：20。

优选地，合成本发明所述的共聚碳酸酯，所使用的双酚化合物(I)为2,7-二羟基噻蒽，其结构式如下：

2,7-二羟基噻蒽相对于式(I)表示的其它双酚，其结构对称性高，构成的聚合物分子链更为规整，有助于共聚物获得的更好的耐热性和力学性能。

优选地，本发明所述的式(II)表示的双酚化合物为4,4’-二羟基二苯硫醚，其结构式：

本发明所述的聚碳酸酯除了包含来源于式(I)、(II)表示的双酚化合物的结构单元之外，还可以另外包含来源于式(V)表示的双酚化合物的一种或多种的结构单元：

其中R₃、R₄分别独立的表示氢、卤素、C1-C20烷基、C4-C20环烷基或C6-C20芳基；m和n独立地为0～4的整数；W表示单键、醚键、羰基、C1-C20亚烷基、C6-C20亚芳基、C6-C20脂环基或下面的基团：